永磁耦合器在選煤廠帶式輸送機傳動裝置改造上的應(yīng)用

李韜晦

(晉能控股煤業(yè)集團 煤炭洗選分公司，山西 大同 037003)

麻家梁選煤廠為特大型選煤廠，年入洗原煤為1 200萬t，為了節(jié)能提效，該選煤廠從傳動裝置改進入手，率先對C301帶式輸送機傳動裝置進行研究分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的電機傳動機組工程設(shè)計時功率富余量大，電機額定功率高于實際需求的30%以上，存在能耗高、資源浪費大、系統(tǒng)安全性差、系統(tǒng)部件磨損嚴(yán)重等問題，嚴(yán)重制約系統(tǒng)效率的提升。

1 現(xiàn)有轉(zhuǎn)動裝置分析

現(xiàn)有轉(zhuǎn)動裝置是傳統(tǒng)的液力耦合器連接方式，采用異步電機聯(lián)結(jié)減速機、液力耦合器、驅(qū)動滾筒的傳動結(jié)構(gòu)，通過集控室集中控制線路上的各電機運行。存在以下問題：功率因數(shù)低、耗能大，啟動電流大；供電變壓器選用容積大，啟動時運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，對膠帶造成一定沖擊；前端減速機機械損耗大、傳動率低，運行效率低、能耗大，不符合節(jié)能環(huán)保的要求；傳動裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，日常維護工作量大，安裝、拆卸困難，運維成本高；以油為工作介質(zhì)的液力耦合器維護不當(dāng)易造成火災(zāi)；傳動裝置整體使用壽命短，一般2～3 a即需更換。針對以上問題，要想提高傳動裝置效率，減輕減速機負(fù)擔(dān)，最有效的方法就是對液力耦合器進行改進。

2 永磁耦合器優(yōu)點

永磁耦合器傳動是一種無機械連接的傳動方式，其工作原理是通過導(dǎo)體和永磁轉(zhuǎn)子之間的氣隙，實現(xiàn)由電動機到負(fù)載的轉(zhuǎn)矩傳輸，其優(yōu)點體現(xiàn)為：節(jié)能效果顯著，可調(diào)節(jié)氣隙改變轉(zhuǎn)速，節(jié)能率達到10%～50%；帶緩沖的軟啟動，減少電機的沖擊電流，延長設(shè)備使用壽命；可容忍較大的安裝中的誤差，大大簡化了安裝調(diào)試過程；具有超載保護功能，提高了整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性；免于維護，沒有軸承，不需加潤滑油或打油脂；無磨耗件，無材質(zhì)劣化問題；設(shè)計壽命30 a，使用壽命長；體積小，安裝方便，可方便地進行系統(tǒng)改造；結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，不產(chǎn)生污染物，符合綠色產(chǎn)品要求。

3 帶式輸送機傳動裝置改造方案

該次對C301帶式輸送機傳動裝置進行改造試驗，按照技術(shù)參數(shù)要求，查閱大量資料[1-3]，最后選用了WF-CT(扭矩限制型)永磁耦合器，其參數(shù)見表1，結(jié)構(gòu)圖見圖1。

表1 永磁耦合器參數(shù)

3.1 安裝前準(zhǔn)備

檢查電機和負(fù)載軸向竄動，均不得大于0.76 mm，安裝示意見圖2。

3.2 安裝法蘭

安裝前檢查電機、負(fù)載法蘭配合尺寸。軸必須去除毛刺、去油、清潔、干燥。軸與法蘭配合段的粗糙度要達到1.6～3.2。在每根軸上按相應(yīng)的法蘭的長度畫記號線，軸與法蘭配合的建議最大徑向間隙見表2。為了改善電機和負(fù)載軸的動平衡，在鍵槽內(nèi)安裝一只半鍵，檢查半鍵不要突出軸圓周面。

圖1 WF-CT系列永磁傳動器結(jié)構(gòu)

圖2 安裝示意

表2 軸與法蘭配合的建議最大徑向間隙

3.3 安裝永磁傳動器

將永磁轉(zhuǎn)子部件安裝到負(fù)載軸上，聯(lián)接電機法蘭與導(dǎo)體轉(zhuǎn)子部件。

3.4 拆除傳動器緊定螺釘

拆除傳動器每側(cè)的緊定螺釘，遠(yuǎn)離傳動器儲存。

3.5 永磁傳動器轉(zhuǎn)子部件對中

永磁傳動器轉(zhuǎn)子部件對中目的是使永磁轉(zhuǎn)子與導(dǎo)體銅盤間的氣隙相等，氣隙值在每個位置都相等(誤差<0.75 mm)，永磁傳動器氣隙示意見圖3。

圖3 永磁傳動器氣隙示意

永磁傳動器轉(zhuǎn)子部件對中操作程序如下：

1) 角向、軸向?qū)χ校簻y量傳動器中導(dǎo)體轉(zhuǎn)子與永磁轉(zhuǎn)子端面之間的距離。徑向?qū)χ校簻y量永磁轉(zhuǎn)子外圓與氣隙板之間的距離。

2) 通過移動電機、使用電機地腳頂絲、電機地腳墊片完成找正。當(dāng)所有測量值滿足圖3的規(guī)定，對中完成。

3) 擰緊所有電機地腳螺栓。

4) 復(fù)核對中徑向?qū)χ泻蛿Q緊電機地腳螺栓的操作都可能改變角向、軸向?qū)χ?。如果對中?shù)據(jù)不正確：松開電機地腳螺栓，重復(fù)步驟2，直到對中正確。

3.6 系統(tǒng)調(diào)試

1) 準(zhǔn)備試運轉(zhuǎn)：①確認(rèn)導(dǎo)體轉(zhuǎn)子緊定螺釘已經(jīng)拆除；②點動電機，確認(rèn)轉(zhuǎn)向是否正確；③安裝隔音罩或防護罩；

2) 系統(tǒng)試運轉(zhuǎn)：① 啟動電機；②測量電機與負(fù)載的振動；③注意運轉(zhuǎn)是否有異常聲音。

4 應(yīng)用效果

永磁耦合器使用以來，該選煤廠301膠帶傳動效率明顯提高，小時帶煤量也有所上升，節(jié)能環(huán)保效果顯著。轉(zhuǎn)矩限制可以實現(xiàn)自動堵轉(zhuǎn)保護，提高了整個電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，且易于維護。同時系統(tǒng)運營成本降低，選煤廠的效益進一步提高：301膠帶經(jīng)過傳動裝置改造后，傳動效率提高了10%，電力消耗降低了20%，全年可節(jié)約電費60萬元；由于使用永磁耦合器后不再使用潤滑油，每年潤滑油費用減少10萬元；設(shè)備維護和檢修方面，較為簡易，每年減少維護費用30萬元；預(yù)計全年綜合增效為100萬元。

可見，改造后應(yīng)用永磁耦合器的無機械連接的傳動方式，較傳統(tǒng)的液力耦合器傳動方式具有明顯的優(yōu)勢。